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JP3422336B2 - Method for producing esters - Google Patents
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JP3422336B2 - Method for producing esters - Google Patents

Method for producing esters

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JP3422336B2
JP3422336B2 JP01638094A JP1638094A JP3422336B2 JP 3422336 B2 JP3422336 B2 JP 3422336B2 JP 01638094 A JP01638094 A JP 01638094A JP 1638094 A JP1638094 A JP 1638094A JP 3422336 B2 JP3422336 B2 JP 3422336B2
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JP
Japan
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reaction
acyl fluoride
fluoride
ester
olefin
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善弘 塩川
春一 松本
良文 佐藤
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、香料、ジェットエンジ
ン油、低温用グリース、耐熱エンジン油、冷凍機油、ゴ
ム、インキ、塗料添加剤など種々の用途に用いられるエ
ステル類の製造法に関し、詳しくはオレフィン、一酸化
炭素およびアルコールからエステル類を製造する方法に
関する。 【0002】 【従来の技術】従来エステル類は、例えば特開平5−5
098号に記載されている如くに、触媒の存在下、脂肪
酸とアルコールを加熱して脱水反応を行うことにより製
造される。この脱水反応に用いられる触媒には、硫酸や
パラトルエンスルホン酸等の酸触媒やテトラプロピルチ
タネート等の有機チタネート化合物が知られている。こ
の脱水反応は平衡反応であり、過剰のアルコールが用い
られ、反応系より生成水を除去することにより反応が促
進されるが、一般に反応速度が遅く、反応を完結させる
ため長時間を要する。また例えばネオ酸型のような分岐
脂肪酸からエステルを製造する場合には 200℃以上の高
温で10時間以上反応させる必要があり、高材質の大容量
の反応器を用いることから、その建設費が大きい。 【0003】このように高温で長時間反応させるのを避
けるために、特開平4−314793号および特開平5
−1291号には、酸クロライドを経由してエステルを
製造する方法が提案されている。しかしながらこのよう
に酸クロライドを経由してエステル化する方法は、先ず
カルボン酸から酸クロライドを製造しなければならず、
このために三塩化リン、五塩化リン、塩化チオニル等の
無機酸の酸塩化物が用いられる。これらの無機酸の酸塩
化物は取扱いが困難であり、複雑な工程を必要とする。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】発明者等は先に弗化水
素の存在下、オレフィン、一酸化炭素およびアルコール
を反応させることによりエステル類が効率良く製造され
ることを見出し特許出願を行った(特願平5-143679号)
。この方法では低温で短時間の反応でエステル類が高
収率で得られるが、不飽和炭化水素(オレフィン)の重
合や、一酸化炭素、アルコールなどとの反応により各種
の副生物が生成するので、エステル化反応の収率が限定
され、また目的とするエステル類を分離するために多く
の蒸留塔が必要である。 【0005】本発明の目的は、弗化水素の存在下、オレ
フィン、一酸化炭素およびアルコールを反応させてエス
テル類を製造する際のこのような課題を解決し、純度の
高いエステル類を効率良く、工業的に有利に製造する方
法を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】発明者等は上記の如き課
題を有するエステル類の製造法について鋭意検討した結
果、上記のエステル類の製造工程を、弗化水素の存在
下、オレフィンと一酸化炭素の反応によるフッ化アシル
合成工程と、得られたフッ化アシルとアルコールを反応
させるエステル化工程に分け、フッ化アシル合成工程か
らの反応液を飽和炭化水素の還流下で蒸留することによ
り、エステル化反応の運転時間が短縮され収率が向上す
ると共に、エステル類の分離精製が極めて容易になるこ
とを見い出し、本発明に到達した。 【0007】即ち本発明は、弗化水素の存在下、オレフ
ィン、一酸化炭素およびアルコールを反応させてエステ
ル類を製造する工程において、 (i)弗化水素の存在下、
オレフィン、一酸化炭素を反応させるフッ化アシル合成
工程、(ii)得られた反応液を該フッ化アシルよりも沸点
が高く不活性な飽和炭化水素と共に蒸留するフッ化アシ
ル蒸留工程および、(iii) 該蒸留工程で分離されるフッ
化水素とフッ化アシルの混合液をアルコールと反応させ
るエステル化工程を有することを特徴とするエステル類
の製造方法である。 【0008】本発明において原料に用いられるオレフィ
ンとしては、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ペ
ンテン、ヘキセン、オクテンなどが挙げられる。また他
の原料として用いられるアルコールとしては、メタノー
ル、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブ
タノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノー
ル、オクタノールなどの1価アルコールや、ネオペンチ
ルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、グリセロール、ソルビドー
ルなどの多価アルコールが挙げられる。 【0009】本発明のフッ化アシル合成工程において使
用される弗化水素の使用量は、オレフィン1モル当たり
5〜30モル、好ましくは7〜15モルである。オレフ
ィンに対する弗化水素のモル比が5より低い場合には副
反応量が増大し、フッ化アシルならびにエステルの収率
が低下する。またこのモル比を30より高くしても収率
が変わらずに反応器が大きくなるので経済的に有利とな
らない。なお本発明において弗化水素に三弗化ホウ素を
加えた触媒を用いることもできる。 【0010】オレフィンと一酸化炭素の反応温度は使用
されるオレフィンにより異なるが、一般に−30〜70
℃であり、好ましくは−20〜50℃である。反応温度
が高過ぎると副生物が多くなり、収率が低下する。反応
温度が低過ぎる場合には、反応速度が小さく、経済的に
不利となる。 【0011】弗化水素中でオレフィンと一酸化炭素を反
応させる場合の圧力は 100 kg/cm2G 以下であり、好ま
しくは10〜80 kg/cm2 G である。反応圧力が低い場合に
はフッ化アシルの収率が低い。しかし圧力を 100 kg/cm
2 G より高くしても収率は殆ど変わらず、設備費が高く
なるので工業的に有利とならない。フッ化アシル合成工
程に用いられる一酸化炭素の量は反応圧力により決定さ
れる。なお上記の反応圧力は高純度の一酸化炭素を用い
た場合であり、もし使用する一酸化炭素ガスに相当量の
不活性ガスが含まれる場合には、一酸化炭素の分圧がそ
の反応圧力に相当する。 【0012】フッ化アシル合成工程より得られた反応生
成液は弗化水素の溶液となるので、この工程で反応溶媒
は特に不要である。しかし次の蒸留工程で用いられる溶
媒(飽和炭化水素)をこの工程で使用することもでき
る。溶媒の使用法としては、例えばオレフィン類を溶媒
に溶かして反応器に供給する方法などがある。 【0013】本発明でフッ化アシル合成工程からのフッ
化アシルの蒸留に溶媒として用いられる飽和炭化水素
は、フッ化アシルよりも沸点が高く且つフッ化アシルに
対し不活性な飽和炭化水素であり、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン、ノナン、デカンなどが挙げられる。この
蒸留工程においてフッ化アシル合成工程からの反応生成
液が飽和炭化水素の還流下で蒸留され、飽和炭化水素は
フッ化アシル反応液供給口よりも下部から供給される。
蒸留塔頂部から弗化水素と高純度のフッ化アシルが分離
されて次のエステル化工程に用いられ、蒸留塔底部から
はフッ化アシル合成工程における副生物〔不飽和炭化水
素(オレフィン)の重合物など〕と飽和炭化水素の混合
液が分離される。この塔底液は蒸留により飽和炭化水素
が容易に分離されて循環使用される。 【0014】フッ化アシル蒸留工程で使用される飽和炭
化水素の量は、フッ化アシル合成工程において使用され
たオレフィン1モル当り0.5〜2.0モル、好ましく
は1.0〜1.5モルである。オレフィンに対する飽和
炭化水素のモル比が0.5より低い場合には、塔頂より
純度の高いフッ化アシルを得ることができない。モル比
が2.0より大きい場合には、加熱に要するエネルギー
消費量が増大し、回収量が多くなるので経済的でない。
蒸留温度は、使用するオレフィンと飽和炭化水素により
異なるが、一般に塔底部の温度で100〜250℃、好
ましくは120〜200℃である。蒸留の圧力は常圧な
いし加圧下で実施するのがプロセス上有利であり、0.
5〜1.0kg/cm2 Gとすることが望ましい。 【0015】エステル化工程におけるアルコールの使用
量は、オレフィン1モル当り2モル当量以下(アルコー
ルのOH基のモル数基準)であり、好ましくは0.7〜
1.5モルである。アルコールの使用量が多すぎる場合
には、未反応アルコールの回収量が多くなる。またアル
コールの使用量が少なすぎる場合には、エステル類の収
量が減少する。このエステル化工程の反応温度は−10
〜70℃、好ましくは 0〜50℃である。エステル化
反応は加圧又は常圧で行われ、好ましくは0.5〜1.
0kg/cm2 Gである。 【0016】本発明の方法により得られたエステル化反
応液は、フッ化アシル反応液を飽和炭化水素類の還流下
で蒸留するのと同様な方法で蒸留することによりフッ化
水素が容易に分離されて、このフッ化水素を循環使用す
ることができるが、得られるエステルの種類によって
は、反応生成液を水中に投入し比重差で油層を水層と分
離することによりエステル類を得ることもできる。なお
フッ化アシル合成工程ではHFの存在下、オレフィンと
一酸化炭素を反応させるとオレフィンの種類により異性
化反応が起こるため、エステル化工程で得られるエステ
ル類は異性体混合物となる。その組成はフッ化アシル合
成工程における反応温度や圧力等によって異なり、好適
な反応条件が選定される。 【0017】次に図面を用いて本発明を説明する。図1
は本発明によるエステル類の製造法のフロー図の一例を
示す。図1で先ずフッ化アシル合成工程において、流路
1 よりフッ化水素をフッ化アシル合成反応器4 に供給
し、流路3 より一酸化炭素を所定圧力まで張り込んだ
後、流路2 よりオレフィンを供給してフッ化アシルを合
成する。 【0018】次のフッ化アシル蒸留工程においては、フ
ッ化アシル反応液が流路5 より、飽和炭化水素が流路6
よりフッ化アシル蒸留塔7 へ導入される。蒸留塔7 には
充填塔や棚段塔が用いられるが、充填塔では蒸留効率を
上げるために、上部充填部8 、中部充填部9 および下部
充填部10に分け、フッ化アシル反応液を上部充填部8 と
中部充填部9 の間に、飽和炭化水素を中部充填部9 と下
部充填部10の間に供給される。蒸留塔ではリボイラ11で
加熱することにより蒸留塔の塔頂からHF、フッ化アシ
ルと飽和炭化水素の蒸気が得られ、凝縮器13において蒸
気を全縮されて分離器14に入る。分離器14ではHFとフ
ッ化アシルが錯体を形成しており、飽和炭化水素と比重
差により二層に分離し、上層部の飽和炭化水素が流路15
より抜き出されて蒸留塔へ還流される。流路16からはH
Fとフッ化アシルが抜き出されエステル化反応器18へと
移送される。 【0019】エステル化工程では、流路16よりHFとフ
ッ化アシルが、流路17よりアルコールがエステル化反応
器18へ供給されエステル化反応が行われる。反応後エス
テル化反応液は、流路19より触媒回収蒸留塔20へ導入し
て塔頂21よりHFが回収され、塔底22よりエステル類が
得られる。または別法として流路23より氷水へ抜液し、
油層よりエステル類を分離することもできる。 【0020】 【実施例】次に実施例により本発明を更に具体的に説明
する。但し本発明はこれらの実施例により制限されるも
のではない。 【0021】実施例1 撹拌機と、上部に3個の入口ノズル、底部に1個の出口
ノズルを備え、ジャケットにより内部温度を制御できる
容量1リットルのステンレス製オートクレーブ2台と、
塔径30mmφ、長さ1000mmで、1/2インチの
テフロン製ラシヒリングを充填したステンレス製蒸留塔
を用いてエステル類の製造を行った。先ずフッ化アシル
合成反応器を一酸化炭素で置換した後、210g(10.5モ
ル)の弗化水素を導入した。温度−15℃に冷却し、一
酸化炭素で20 kg/cm2 G まで加圧した。同様の反応温
度を維持しながら、同圧を保つように一酸化炭素を供給
しつつ、1-オクテン 91g (0.81モル) を約30分間かけて
オートクレーブの気相部より供給し、更に供給終了後一
酸化炭素の吸収が見られなくなるまで約20分間撹拌を継
続した。一酸化炭素の反応吸収量は一酸化炭素計量槽の
重量差より 17.6g(0.63モル) であった。 【0022】次に、得られたフッ化アシル反応液とn-デ
カンを蒸留塔へ供給してn-デカン還流下で蒸留を行い、
フッ化水素とフッ化アシルを塔頂より回収しエステル化
反応器へ移送した。また塔底からは、副生成物とn-デカ
ンを抜きだした。エステル化反応器では、常圧、0℃で
メタノール 22g(0.69モル)を約15分間かけてポンプで
へ供給し2時間反応させた。反応終了後、氷水中に反応
生成液を抜液し油層を分液した。油層をアルカリ洗浄し
蒸留精製を行わずにガスクロマトグラフィーで油層の分
析を行ったところ、2-メチル 2- プロピルペンタン酸メ
チルエステル 9% 、2,2-ジメチルヘプタン酸メチルエス
テル 14%、2-メチル 2- エチルヘキサン酸メチルエステ
ル 19%、2-プロピルヘキサン酸メチルエステル 24%、2-
エチルヘプタン酸メチルエステル 26%、2-メチルオクタ
ン酸メチルエステル8% の6種のメチルエステル異性体
混合物108gが得られた。供給した1-オクテンに対するエ
ステル収率は 77.4mol% であった。 【0023】比較例1 実施例1においてフッ化アシル反応液の蒸留を行わず
に、常圧、0℃でメタノール 22g(0.69モル)を反応器
へポンプで約15分かけて供給し、2時間反応させた。反
応終了後、氷水中に反応生成液を抜液し、油層を分液し
てアルカリ洗浄した。ガスクロマトグラフィーで油層の
分析を行ったところ、メチルエステルの他に副生物のピ
ークも見られたので蒸留によりメチルエステル分のみを
分離、取得した。ガスクロマトグラフィーで再度分析し
たところ、実施例1と同じ組成の6種のメチルエステル
異性体混合物が 102g 得られた。供給した1-オクテンに
対するエステル収率は、73.0 mol%であった。 【0024】実施例2 実施例1においてメタノールに代えてエタノールを用い
てエステル化反応を行い、同様の方法でエステルを取得
した。この結果、2-メチル 2- プロピルペンタン酸エチ
ルエステル 9% 、2,2-ジメチルヘプタン酸エチルエステ
ル 14%、2-メチル2-エチルヘキサン酸エチルエステル 1
9%、2-プロピルヘキサン酸エチルエステル24% 、2-エチ
ルヘプタン酸エチルエステル 26%、2-メチルオクタン酸
エチルエステルの6 種のエチルエステル異性体混合物 1
17g が得られた。供給した1-オクテンに対するエステル
収率は 77.4mol%であった。 【0025】実施例3 実施例1において、1-オクテンの代わりに1-ブテンを用
いてフッ化アシル合成反応を -15℃で行ない、得られた
反応液とヘプタンを蒸留塔へ供給してヘプタン還流下で
蒸留して塔頂よりフッ化水素とフッ化アシルを回収し
た。この回収液をメタノールでエステル化反応を2時間
行なった後、氷水へ落し油層をアルカリ洗浄した。これ
をガスクロマトグラフィーで分析したところ、2-メチル
ブタン酸メチルエステルが 99%以上で収量が 69.4gであ
った。供給1-ブテンに対するエステル収率は73.8mol%で
あった。 【0026】実施例4 実施例3においてフッ化アシル合成反応温度を15℃にし
た以外は同様の方法によりエステルの合成を行なった。
得られた油層をガスクロマトグラフィー分析したとこ
ろ、2-メチルブタン酸メチルエステル 95%、2,2-ジメチ
ルプロパン酸メチルエステル 5% の異性体混合物であ
り、収量は65.0g であった。供給1-ブテンに対するエス
テル収率は69.1mol%であった。 【0027】実施例5 実施例1において1-オクテンと一酸化炭素との反応を、
圧力 50kg/cm2 G とした以外は同様の方法でエステルを
合成した。得られた油層をガスクロマトグラフィーで分
析した結果、2-メチル 2-プロピルペンタン酸メチルエ
ステル 6% 、2,2-ジメチルヘプタン酸メチルエステル 1
1%、2-メチル 2- エチルヘキサン酸メチルエステル 17
%、2-プロピルヘキサン酸メチルエステル 25%、2-エチ
ルヘプタン酸メチルエステル 28%、2-メチルオクタン酸
メチルエステル 13%の異性体混合物が 115g 得られた。
供給した1-オクテンに対するエステル収率は、82.5 mol
% であった。 【0028】 【発明の効果】本発明の方法で、フッ化水素の存在下、
オレフィン、一酸化炭素より合成されるフッ化アシル反
応液を飽和炭化水素の還流下で蒸留後、アルコールと反
応させることにより、次のような効果が得られる。 エステル化反応が低温、短時間で行われて副生物が極
めて少なくなり、エステル類の収率が向上する。 エステル化反応の副生物が少ないので精製が容易であ
り、高純度のエステル類が得られる。 触媒のフッ化水素を蒸留で回収する際の加熱に要する
エネルギー消費量が削減される。 従って本発明の方法によりエステル類を工業的に極めて
有利に製造することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to various uses such as fragrances, jet engine oils, low-temperature greases, heat-resistant engine oils, refrigerator oils, rubbers, inks, and paint additives. The present invention relates to a method for producing esters used, and more particularly, to a method for producing esters from olefin, carbon monoxide and alcohol. [0002] Conventional esters are disclosed, for example, in JP-A-5-5
As described in No. 098, it is produced by heating a fatty acid and an alcohol in the presence of a catalyst to perform a dehydration reaction. As a catalyst used for this dehydration reaction, an acid catalyst such as sulfuric acid and paratoluenesulfonic acid and an organic titanate compound such as tetrapropyl titanate are known. This dehydration reaction is an equilibrium reaction, in which excess alcohol is used and the reaction is promoted by removing generated water from the reaction system. However, the reaction speed is generally slow, and a long time is required to complete the reaction. For example, when producing an ester from a branched fatty acid such as a neo-acid type, it is necessary to react at a high temperature of 200 ° C. or more for 10 hours or more, and a high-capacity, large-capacity reactor is used. large. In order to avoid such a reaction at a high temperature for a long time, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
No. 1291 proposes a method for producing an ester via an acid chloride. However, such a method of esterification via an acid chloride requires the production of an acid chloride from a carboxylic acid first,
For this purpose, acid chlorides of inorganic acids such as phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride and thionyl chloride are used. Acid chlorides of these inorganic acids are difficult to handle and require complicated steps. [0004] The present inventors have previously found that esters can be produced efficiently by reacting an olefin, carbon monoxide and an alcohol in the presence of hydrogen fluoride. (Japanese Patent Application No. 5-143679)
. In this method, esters can be obtained in a high yield in a short reaction at a low temperature, but various by-products are produced by polymerization of unsaturated hydrocarbons (olefins) and reaction with carbon monoxide, alcohols and the like. In addition, the yield of the esterification reaction is limited, and many distillation columns are required to separate the desired esters. An object of the present invention is to solve such a problem in producing an ester by reacting an olefin, carbon monoxide and an alcohol in the presence of hydrogen fluoride, and to efficiently produce a high-purity ester. It is an object of the present invention to provide a method for producing an industrially advantageous method. [0006] The inventors of the present invention have conducted intensive studies on a method for producing an ester having the above-mentioned problems, and as a result, have found that the above-mentioned ester production process can be carried out in the presence of hydrogen fluoride in the presence of an olefin. And a process for synthesizing an acyl fluoride by the reaction of carbon monoxide and an esterification process for reacting the obtained acyl fluoride with an alcohol, and the reaction solution from the acyl fluoride synthesis process is distilled under reflux of a saturated hydrocarbon. As a result, it has been found that the operation time of the esterification reaction is shortened, the yield is improved, and the separation and purification of the esters is extremely easy. That is, the present invention relates to a process for producing an ester by reacting an olefin, carbon monoxide and an alcohol in the presence of hydrogen fluoride.
An olefin, an acyl fluoride synthesis step of reacting carbon monoxide, (ii) an acyl fluoride distillation step of distilling the obtained reaction solution together with an inert saturated hydrocarbon having a higher boiling point than the acyl fluoride, and (iii) A method for producing esters, comprising an esterification step of reacting a mixed solution of hydrogen fluoride and acyl fluoride separated in the distillation step with an alcohol. The olefin used as a raw material in the present invention includes propylene, butylene, isobutylene, pentene, hexene, octene and the like. Alcohols used as other raw materials include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol and octanol, neopentyl glycol, trimethylolethane, trimethylolpropane, and pentaerythritol. And polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, and sorbidol. The amount of hydrogen fluoride used in the acyl fluoride synthesis step of the present invention is 5 to 30 mol, preferably 7 to 15 mol, per 1 mol of the olefin. When the molar ratio of hydrogen fluoride to olefin is lower than 5, the amount of side reaction increases, and the yield of acyl fluoride and ester decreases. If the molar ratio is higher than 30, the yield is not changed and the reactor becomes large, so that it is not economically advantageous. In the present invention, a catalyst obtained by adding boron trifluoride to hydrogen fluoride can also be used. [0010] The reaction temperature of the olefin and carbon monoxide varies depending on the olefin used, but generally ranges from -30 to 70.
° C, preferably -20 to 50 ° C. If the reaction temperature is too high, by-products increase and the yield decreases. If the reaction temperature is too low, the reaction rate will be low, which is economically disadvantageous. The pressure at which the olefin reacts with carbon monoxide in hydrogen fluoride is 100 kg / cm 2 G or less, preferably 10 to 80 kg / cm 2 G. When the reaction pressure is low, the yield of acyl fluoride is low. But the pressure is 100 kg / cm
Even if it is higher than 2 G, the yield hardly changes and the equipment cost becomes high, so that it is not industrially advantageous. The amount of carbon monoxide used in the acyl fluoride synthesis step is determined by the reaction pressure. Note that the above reaction pressure is the case where high-purity carbon monoxide is used. If the carbon monoxide gas used contains a considerable amount of inert gas, the partial pressure of carbon monoxide is the reaction pressure. Is equivalent to The reaction solution obtained from the acyl fluoride synthesis step becomes a solution of hydrogen fluoride, so that a reaction solvent is not particularly required in this step. However, the solvent (saturated hydrocarbon) used in the next distillation step can also be used in this step. As a method of using a solvent, for example, there is a method of dissolving an olefin in a solvent and supplying the solution to a reactor. The saturated hydrocarbon used as a solvent for the distillation of acyl fluoride from the acyl fluoride synthesis step in the present invention is a saturated hydrocarbon having a boiling point higher than that of acyl fluoride and being inert to acyl fluoride. , Hexane, heptane, octane, nonane, decane and the like. In this distillation step, the reaction product liquid from the acyl fluoride synthesis step is distilled under reflux of the saturated hydrocarbon, and the saturated hydrocarbon is supplied from below the acyl fluoride reaction liquid supply port.
Hydrogen fluoride and high-purity acyl fluoride are separated from the top of the distillation column and used in the next esterification step. From the bottom of the distillation column, by-products in the acyl fluoride synthesis step [polymerization of unsaturated hydrocarbon (olefin)] , Etc.) and a saturated hydrocarbon. In this bottom liquid, saturated hydrocarbons are easily separated by distillation and are recycled. The amount of the saturated hydrocarbon used in the acyl fluoride distillation step is 0.5 to 2.0 mol, preferably 1.0 to 1.5 mol per mol of the olefin used in the acyl fluoride synthesis step. Is a mole. If the molar ratio of the saturated hydrocarbon to the olefin is lower than 0.5, it is not possible to obtain a higher purity acyl fluoride than the top of the column. When the molar ratio is larger than 2.0, the amount of energy required for heating increases and the amount of recovery increases, which is not economical.
The distillation temperature varies depending on the olefin and the saturated hydrocarbon used, but is generally 100 to 250C, preferably 120 to 200C at the temperature at the bottom of the column. It is advantageous in terms of process to carry out the distillation under normal pressure or under pressure.
Desirably, the pressure is 5 to 1.0 kg / cm 2 G. The amount of the alcohol used in the esterification step is not more than 2 molar equivalents per mole of the olefin (based on the number of moles of the OH group of the alcohol), and is preferably 0.7 to 0.7.
1.5 mol. If the amount of alcohol used is too large, the amount of unreacted alcohol recovered will increase. When the amount of the alcohol used is too small, the yield of the esters decreases. The reaction temperature of this esterification step is -10
To 70 ° C, preferably 0 to 50 ° C. The esterification reaction is carried out under pressure or normal pressure, preferably from 0.5 to 1.
It is 0 kg / cm 2 G. The esterification reaction liquid obtained by the method of the present invention is easily separated from hydrogen fluoride by distilling the acyl fluoride reaction liquid in the same manner as in distilling a saturated hydrocarbon under reflux. Then, this hydrogen fluoride can be recycled and used.However, depending on the type of the obtained ester, it is also possible to obtain the esters by charging the reaction product liquid into water and separating the oil layer from the aqueous layer with a specific gravity difference. it can. In the acyl fluoride synthesis step, when an olefin is reacted with carbon monoxide in the presence of HF, an isomerization reaction occurs depending on the type of the olefin, so that the esters obtained in the esterification step are a mixture of isomers. The composition varies depending on the reaction temperature and pressure in the acyl fluoride synthesis step, and suitable reaction conditions are selected. Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 shows an example of a flow chart of a method for producing an ester according to the present invention. In FIG. 1, first, in the acyl fluoride synthesis process,
Hydrogen fluoride is supplied to the acyl fluoride synthesis reactor 4 from 1, carbon monoxide is charged to a predetermined pressure from the flow path 3, and then olefin is supplied from the flow path 2 to synthesize acyl fluoride. In the subsequent acyl fluoride distillation step, the acyl fluoride reaction liquid flows through the flow path 5 and the saturated hydrocarbon flows through the flow path 6
This is introduced into the acyl fluoride distillation column 7. A packed tower or a tray column is used for the distillation tower 7.In the packed tower, in order to increase the distillation efficiency, the packed tower 8 is divided into an upper packed section 9, a middle packed section 9 and a lower packed section 10, and the acyl fluoride reaction solution is placed in the upper section. Between the filling section 8 and the middle filling section 9, saturated hydrocarbon is supplied between the middle filling section 9 and the lower filling section 10. In the distillation column, HF, acyl fluoride and saturated hydrocarbon vapors are obtained from the top of the distillation column by heating in the reboiler 11, and the vapors are totally compressed in the condenser 13 and enter the separator 14. In the separator 14, HF and acyl fluoride form a complex, and are separated into two layers by a difference in specific gravity from saturated hydrocarbons.
It is extracted and refluxed to the distillation column. H from channel 16
F and acyl fluoride are withdrawn and transferred to the esterification reactor 18. In the esterification step, HF and acyl fluoride are supplied from a channel 16 and alcohol is supplied from a channel 17 to an esterification reactor 18 to carry out an esterification reaction. After the reaction, the esterification reaction solution is introduced into the catalyst recovery distillation column 20 through the flow path 19, HF is recovered from the top 21 and esters are obtained from the bottom 22. Or alternatively, drain into ice water from channel 23,
Esters can also be separated from the oil layer. Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by these examples. Example 1 Two stainless steel autoclaves each having a stirrer, three inlet nozzles at the top and one outlet nozzle at the bottom, and having a capacity of 1 liter and capable of controlling the internal temperature by a jacket,
Esters were produced using a stainless steel distillation column having a tower diameter of 30 mmφ and a length of 1000 mm and filled with a 1/2 inch Teflon Raschig ring. First, after replacing the acyl fluoride synthesis reactor with carbon monoxide, 210 g (10.5 mol) of hydrogen fluoride was introduced. The mixture was cooled to a temperature of −15 ° C. and pressurized with carbon monoxide to 20 kg / cm 2 G. While maintaining the same reaction temperature and supplying carbon monoxide so as to maintain the same pressure, 91 g (0.81 mol) of 1-octene is supplied from the gas phase of the autoclave over about 30 minutes, and after the supply is completed. Stirring was continued for about 20 minutes until no absorption of carbon monoxide was observed. The amount of carbon monoxide absorbed by the reaction was 17.6 g (0.63 mol) from the weight difference of the carbon monoxide measuring tank. Next, the obtained acyl fluoride reaction solution and n-decane are supplied to a distillation column, and distillation is performed under reflux of n-decane.
Hydrogen fluoride and acyl fluoride were recovered from the top and transferred to the esterification reactor. By-products and n-decane were extracted from the bottom of the column. In the esterification reactor, 22 g (0.69 mol) of methanol was fed to the pump over a period of about 15 minutes at normal pressure and 0 ° C., and reacted for 2 hours. After the completion of the reaction, the reaction product liquid was drained into ice water to separate an oil layer. When the oil layer was washed with alkali and analyzed by gas chromatography without performing distillation purification, 2-methyl 2-propylpentanoic acid methyl ester 9%, 2,2-dimethylheptanoic acid methyl ester 14%, Methyl 2-ethylhexanoic acid methyl ester 19%, 2-propylhexanoic acid methyl ester 24%, 2-methylhexanoic acid methyl ester
108 g of a mixture of six methyl ester isomers, 26% of methyl ethyl heptanoate and 8% of methyl 2-methyloctanoate were obtained. The ester yield based on the supplied 1-octene was 77.4 mol%. COMPARATIVE EXAMPLE 1 In Example 1, 22 g (0.69 mol) of methanol was supplied to the reactor over about 15 minutes by a pump at a normal pressure and 0 ° C. without distilling the acyl fluoride reaction solution, and the reaction was carried out for 2 hours. Reacted. After the completion of the reaction, the reaction product was drained into ice water, and the oil layer was separated and washed with alkali. When the oil layer was analyzed by gas chromatography, peaks of by-products were observed in addition to the methyl ester. Therefore, only the methyl ester component was separated and obtained by distillation. When analyzed again by gas chromatography, 102 g of a mixture of six methyl ester isomers having the same composition as in Example 1 was obtained. The ester yield based on the supplied 1-octene was 73.0 mol%. Example 2 An esterification reaction was carried out in Example 1 using ethanol instead of methanol, and an ester was obtained in the same manner. As a result, 2-methyl 2-propylpentanoic acid ethyl ester 9%, 2,2-dimethylheptanoic acid ethyl ester 14%, 2-methyl 2-ethylhexanoic acid ethyl ester 1%
9%, 2-propylhexanoic acid ethyl ester 24%, 2-ethylheptanoic acid ethyl ester 26%, mixture of 6 kinds of ethyl ester isomers of 2-methyloctanoic acid ethyl ester 1
17 g were obtained. The ester yield based on the supplied 1-octene was 77.4 mol%. Example 3 In Example 1, an acyl fluoride synthesis reaction was carried out at -15 ° C. using 1-butene instead of 1-octene, and the obtained reaction solution and heptane were supplied to a distillation column to give heptane. Distillation was performed under reflux to recover hydrogen fluoride and acyl fluoride from the top of the column. The recovered solution was subjected to an esterification reaction with methanol for 2 hours, then dropped into ice water, and the oil layer was washed with an alkali. This was analyzed by gas chromatography to find that methyl 2-methylbutanoate was 99% or more and the yield was 69.4 g. The ester yield based on 1-butene fed was 73.8 mol%. Example 4 An ester was synthesized in the same manner as in Example 3 except that the reaction temperature for the synthesis of acyl fluoride was changed to 15 ° C.
The resulting oily layer was analyzed by gas chromatography and was found to be an isomer mixture of 2-methylbutanoic acid methyl ester 95% and 2,2-dimethylpropanoic acid methyl ester 5%, with a yield of 65.0 g. The ester yield based on the supplied 1-butene was 69.1 mol%. Example 5 In Example 1, the reaction between 1-octene and carbon monoxide was carried out as follows.
An ester was synthesized in the same manner except that the pressure was changed to 50 kg / cm 2 G. As a result of analyzing the obtained oil layer by gas chromatography, 2-methyl 2-propylpentanoic acid methyl ester 6%, 2,2-dimethylheptanoic acid methyl ester 1
1%, 2-methyl 2-ethylhexanoic acid methyl ester 17
%, 2-propylhexanoic acid methyl ester 25%, 2-ethylheptanoic acid methyl ester 28%, and 2-methyloctanoic acid methyl ester 13% were obtained as an isomer mixture in an amount of 115 g.
The ester yield based on the supplied 1-octene was 82.5 mol
% Met. According to the method of the present invention, in the presence of hydrogen fluoride,
The following effects can be obtained by distilling an acyl fluoride reaction solution synthesized from an olefin and carbon monoxide under reflux of a saturated hydrocarbon and then reacting it with an alcohol. The esterification reaction is carried out at a low temperature and in a short time, the by-products are extremely reduced, and the yield of esters is improved. Since there are few by-products of the esterification reaction, purification is easy and high-purity esters can be obtained. Energy consumption required for heating when recovering hydrogen fluoride of the catalyst by distillation is reduced. Therefore, esters can be produced very advantageously industrially by the method of the present invention.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明によるエステル類の製造法のフロー図の
一例を示す。 【符号の説明】 4 フッ化アシル合成反応器 7 フッ化アシル蒸留塔 18 エステル化反応器 20 触媒回収蒸留塔
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an example of a flow chart of a method for producing an ester according to the present invention. [Description of Signs] 4 Acyl fluoride synthesis reactor 7 Acyl fluoride distillation column 18 Esterification reactor 20 Catalyst recovery distillation column

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07C 53/42 C07C 53/42 (56)参考文献 特開 昭58−10538(JP,A) 特開 平2−152946(JP,A) 特開 昭58−8036(JP,A) 特開 昭53−40708(JP,A) 特開 昭63−115843(JP,A) 特開 昭60−224653(JP,A) 特開 昭58−188836(JP,A) 特開 昭63−115842(JP,A) 特開 昭64−50840(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 67/14 C07C 69/24 C07C 51/58 C07C 51/64 C07C 53/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI C07C53 / 42 C07C53 / 42 (56) References JP-A-58-10538 (JP, A) JP-A-58-4036 (JP, A) JP-A-53-40708 (JP, A) JP-A-63-115843 (JP, A) JP-A-60-224653 (JP, A) 58-188836 (JP, A) JP-A-63-115842 (JP, A) JP-A-64-50840 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C07C 67/14 C07C 69/24 C07C 51/58 C07C 51/64 C07C 53/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】弗化水素の存在下、オレフィン、一酸化炭
素およびアルコールを反応させてエステル類を製造する
工程において、 (i)弗化水素の存在下、オレフィン、一
酸化炭素を反応させるフッ化アシル合成工程、(ii)得ら
れた反応液を該フッ化アシルよりも沸点が高く不活性な
飽和炭化水素と共に蒸留するフッ化アシル蒸留工程およ
び、(iii) 該蒸留工程で分離されるフッ化水素とフッ化
アシルの混合液をアルコールと反応させるエステル化工
程を有することを特徴とするエステル類の製造方法
(57) [Claim 1] In a step of producing an ester by reacting an olefin, carbon monoxide and an alcohol in the presence of hydrogen fluoride, (i) in the presence of hydrogen fluoride, An olefin, an acyl fluoride synthesis step of reacting carbon monoxide, (ii) an acyl fluoride distillation step of distilling the obtained reaction solution together with an inert saturated hydrocarbon having a higher boiling point than the acyl fluoride, and (iii) A method for producing esters, comprising an esterification step of reacting a mixed solution of hydrogen fluoride and acyl fluoride separated in the distillation step with an alcohol.
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